Der Lego SPIKE kann zwischen dem Lego WeDo 2.0 (Zyklus 1-2) und dem Lego Mindstorm EV3 (Zyklus 2-3) eingesetzt werden. Der SPIKE inspiriert durch seine farbenfrohe Erscheinung und verständlicher blockbasierten Programmiersprache (basiert auf Scratch) zum Realisieren neuer Projekten. Dabei unterstützt der SPIKE praxisorientiertes Lernen, welches optimal in den MINT-Unterricht integriert werden kann. Der Roboter bietet beinahe unbegrenzte Möglichkeiten fürs Experimentieren. Mittels diverser Sensoren und Motoren ergeben sich hier wunderbar differenzierbare Aufgabenstellungen.
Wichtigste Neuerungen im Überglick
Im Folgenden sind die wichtigsten Erneuerungen gegenüber den vorangehenden Lego Education Modellen aufgelistet.
- Applikation / Programm: Die Bedienbarkeit des Programms wurde kindgerechter gestaltet. Es ermöglicht den SuS nun, auch ohne grössere Vorkenntnisse selbständig die verschiedenen Lerneinheiten zu erkunden.
- Streaming Funktion: Neu beinhaltet das Programm eine sogenannte Streamingfunktion via Bluetooth. Dadurch müssen neue oder veränderte Programme nicht jedes Mal durch Anschliessen übertragen werden und können fortlaufend abgespielt werden.
- Lerneinheiten: Unter Lerneinheiten findet man neu eine thematisch geordnete Ausarbeitung verschiedenster Modelle spezifisch für den Schulunterricht. Dabei wird auch Bezug auf die Lernziele vom LP21 genommen.
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Programmiersprache: Die blockbasierte Programmiersprache ist besonders für Anfänger*innen deutlich einfacher zu verstehen und umzusetzen. Ab der Version 1.2.0 gibt es neu die Möglichkeit, mit Hilfe von Python den Spike Prime zu programmieren. Daher hat man nun die Möglichkeit zwischen block- und textbasiertem Programmieren, dieses Vergleichen dient dem vereinfachten Einstieg in Python. Die Beschreibungen etc. sind jedoch momentan noch alle auf Englisch.
- Neue Legosteine: Die neuen Legosteine, wie zum Beispiel Legoplatten oder Rahmen, vereinfachen den Bau verschiedener Modelle.
Software
> Software für den LEGO SPIKE Prime
Wichtig: Die App für Tablets müssen ebenfalls über die LEGO Webseite heruntergeladen werden. Diese sind NICHT in den jeweiligen APP-Store's zu finden.
App und Firmware aktualisieren
Finden der App-Version
Manchmal ist es wichtig, die Version der App zu kennen, die Sie verwenden. Wenn Sie die App öffnen, sehen Sie die Version oben in der Titelleiste. Sie finden sie auch im „Info“-Bereich.
Aktualisieren der App
Wenn ein Update verfügbar ist, ist das Aktualisieren der App schnell und bequem! Öffnen Sie die App, klicken Sie auf das Hilfemenü und wählen Sie „Update verfügbar“. Nach einigen Augenblicken fordert Sie die App auf, neu zu starten und zu aktualisieren. Die App wird beendet und dann erneut mit der neuesten Version geöffnet.
Aktualisieren des Hub-Betriebssystems (Firmware-Update)
Von Zeit zu Zeit, wenn Sie Ihren Hub mit der App verbinden, wird oben rechts in der App eine Meldung angezeigt, die Sie darüber informiert, dass ein Betriebssystem-Update verfügbar ist. Dies wird auch als Firmware-Update bezeichnet.
Das System gibt Ihnen die Wahl zwischen „Verwerfen“ oder „Aktualisieren“. Klicken Sie auf „Aktualisieren“. Ein Fortschrittsbalken wird angezeigt und nach einigen Augenblicken wird Ihr Hub wieder eingeschaltet und die Aktualisierung ist abgeschlossen.
Gute Nachrichten! Durch das Aktualisieren des Betriebssystems des Hubs werden keine Ihrer gespeicherten Projekte gelöscht.
Unterrichtseinheiten
LEGO selbst stellt für den Unterricht einige Ideen für mögliche Projekte und Lerneinheiten bereit. Dieses Angebot wurde von Lego sehr vielfältig ausgearbeitet und in verschiedene Kategorien sinnvoll unterteilt. Darin findet man neben den Ideen und der Anleitung auch folgende weitere Informationen:
- Umsetzungsideen für den Unterricht
- Bezug zum Lehrplan nach LP21 / Lernziele (Blauer Kasten auf der rechten Seite)
- Bau- und Programmiertipps
- Differenzierungsmöglichkeiten
- MINT Erweiterungen / fächerübergreifende Ideen
Auf Grund der ausführlichen Ausarbeitung empfiehlt es sich, diese Seite zu konsultieren. Die Unterrichtseinheiten werden von Lego regelmässig überarbeitet und erweitert.
> Hier findet ihr den Zugang zu den Lerneinheiten, welche unter anderem mit dem SPIKE möglich sind.
LEGO selbst schreibt zu den Lerneinheiten folgendes: "Mit Hilfe von selbstgebauten Modellen, einer kindgerechten Software und einer Vielzahl praxisnaher Aufgabenstellungen können die Schülerinnen und Schüler grundlegende Konzepte aus dem MINT-Bereich erforschen und mit Problemstellungen aus der Realität verknüpfen. Beim gemeinsamen Experimentieren und Problemlösen wird nicht nur das kritische Denken und die Kreativität gefördert, sondern auch Fähigkeiten wie Kommunikation und Zusammenarbeit trainiert."
Schnellstart mit dem LEGO SPIKE
Für den LEGO SPIKE gibt es in der Software diverse Anleitungen, für erste Modelle und Programme, welche sehr zu empfehlen sind. Da sicherlich aber viele von euch es kaum noch erwaten können, mit dem SPIKE zu starten, hier eine kleine Einstiegsaufgabe.
Vorarbeit:
- SPIKE-Akku aufladen und in den SPIKE-Stein einsetzen
- SPIKE Prime-Software auf dem Computert (Laptop, PC, iMac, Macbook) oder Tablet installieren
- SPIKE Stein an Computer (Laptop, PC, iMac, Macbook) oder Tablet anstecken / verbinden und die Firmware Updates installieren
Programmierumgebung starten, SPIKE-Stein anschliessen und Sensoren / Aktoren (Motoren) ausprobieren
- SPIKE-Stein via USB-Kabel oder via Bluetooth mit dem Computer / Tablet verbinden
- SPIKE-Software starten -> Neues Projekt (unten links) und schon kann das Programmieren los gehen.
Wo kann ich Projektdateien speichern und teilen / wieder öffnen?
Programme, die ihr in der App erstellt, werden automatisch gespeichert. Das hat Vor- und Nachteile. Als Vorteil sehen wir es an, sich zuerst einmal um nichts kümmern zu müssen: Die Programme sind da und man macht einfach dort weiter, wo man aufgehört hat. Auf Windows werden die Programme unter den eigenen Dokumenten [und zwar unter „LEGO Education SPIKE“] abgelegt. Von dort aus kann man diese zwar verschieben, eine Kopie bleibt jedoch in den Dokumenten. Sie wird aber nicht mehr genutzt. Das Ganze ist unnötig kompliziert für diejenigen unter euch, die z.B. an Wettbewerben teilnehmen und häufiger Programme mit Teammitgliedern austauschen. Da wäre das klassische „Speichern unter“ eine hilfreiche Ergänzung.
Mit einem kleinen Umweg geht dies aber immer noch:
Ihr könnt das geöffnete Projekt bei den drei Punkten einerseits umbenennen, damit ihr später noch wisst, woran ihr hier gearbeitet habt. Andererseits könnt ihr es mit dem "verschieben nach..." dort abspeichern, wo ihr es wünscht. Ebenfalls könnt ihr die Datei nun versenden und eine andere Person kann hier weiterarbeiten.
Wichtig ist hier ein geordnetes Speicherkonzept auf eurem Computer einzuhalten, damit ihr das Programm beim nächsten Mal nicht noch lange suchen müsst.
Wenn ihr dann beim nächsten Mal daran weiterarbeiten wollt, klickt ihr bei "Datei" -> "Datei öffnen" -> nun wählt ihr den Ort aus, wo ihr zuvor das Programm gespeichert habt.
Erstes Programmieren in der Programmieroberfläche:
Als erstes Projekt wird nun der Alltagshelfer / Trainer gebaut.
Mit eigenen Blöcken programmieren
Die große Neuerung in der Programmierung, die die SPIKE™ Prime-App in die LEGO®-Welt bringt ist, dass der Code nun von oben nach unten programmiert wird. Dadurch ähnelt die Struktur deutlich mehr einem textuellen Programmcode. Das aus dem textuellen Programmieren bekannte Einrücken von Codebereichen wird auch hier schon durch umklammernde Blöcke, wie z.B. bei Schleifen, angedeutet.
Schauen wir uns die neun Hauptkategorien einmal der Reihe nach an.
MOTOREN
Über die Blöcke im Reiter „Motoren“ kann ein Motor einzeln angesprochen werden. Dabei gibt es aber keine kombinierten Blöcke, über die alle Parameter gleichzeitig gesetzt werden können. Erst muss also die Geschwindigkeit mit dem „Geschwindigkeit auf <X> % einstellen“-Block initialisiert werden. Danach können die Motoren mit den anderen Blöcken für eine definierte Anzahl Umdrehungen, Grad oder Zeit programmiert werden. Dieses Vorgehen ist sehr nah an der professionellen Programmierung von Mikrocontrollern, erhöht aber gleichzeitig die Schwierigkeit (wenn auch nur geringfügig).
BEWEGUNG
Unter „Bewegung“ finden sich kombinierte Fahrten, die mit zwei Motoren ausgeführt werden. Auch hier müssen die Parameter vorher eingestellt werden. Neben der Geschwindigkeit und den IO-Anschlüssen, an denen die Motoren angeschlossen werden sollen, ist auch die Radumdrehung vorher zu definieren. Die Radumdrehung ist wichtig, weil man darüber dem Roboter hinterher im Programmcode eine Strecke in Zentimetern zuweisen kann, nach dem Schema: „Fahre 10 cm gerade aus“.
LICHT
Unter dem Reiter „Licht“ kann die 5×5 LED-Matrix angesteuert werden. Des Weiteren finden sich hier sowohl die Farb-LED der Mitteltaste als auch die vier LED-Segmente des Ultraschallsensors wieder.
SOUNDEFFEKTE
Im Reiter „Soundeffekte“ gibt es über 186 Tondateien, die von PC oder Tablet abgespielt werden können. Darunter sind z.B. das Miauen einer Katze oder eine Polizeisirene. Töne, die vom SPIKE™ abgespielt werden, werden hier als Pieptöne ausgegeben.
EREIGNISSE
Den nächsten Reiter „Ereignisse“ gab es so bisher noch nicht bei den LEGO®-Robotern. Hier finden sich Auslöser wieder, die während der Laufzeit des Programms ein Event auslösen, wenn eine vorher definierte Bedingung gegeben ist. Damit ist eine Parallelität einfacher zu programmieren. Das einfachste Ereignis ist „Wenn Programm startet“. Da die Programmierung mit dieser Art von Blöcken etwas schwieriger ist, werden wir euch das in einem späteren Artikel mal genauer erklären.
STEUERUNG
Unter den Steuerungsblöcken finden sich Mechanismen wie „Warten“, „Wenn-Dann-Abfragen“ oder „Schleifen“ wieder.
SENSOREN
Der Reiter „Sensoren“ ist quasi selbsterklärend. Hier finden sich Blöcke wieder, die einen aktuellen Sensorwert ausgeben.
OPERATOREN
Unter „Operatoren“ sind mathematische Verrechnungen und Boole´sche Operatoren zu finden.
VARIABLEN
Mit den Blöcken unter „Variablen“ schließlich kann man eigene Zahlenvariablen erstellen, sie auf verschiedene Werte setzen oder inkrementieren. Als Clou gibt es außerdem am rechten Rand einen Überwachungsmonitor, auf dem ihr sehen könnt, welchen Wert eine Variable zur Laufzeit gerade hat. Leider gibt es keine Logischen/Booleschen Variablen.
Unser RoziO
Als Basismodell haben ein paar kreative Köpfe der PH Bern den RoziO zusammengebaut.
Das Modell hat Motoren, aber auch eine Vielzahl von Sensoren verbaut.
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Der RoziO ist einfach und schnell zusammenzubauen und beinhaltet dennoch die wichtigsten Funktionen. Dieses Modell kann sehr gut als Einführungsmodell verwendet werden. Er ist nach kurzer Bauzeit zusammengesetzt und ermöglicht den SuS mit Hilfe eines Lernfahrplans, gute und sichtbare Fortschritte zu erzielen. Des Weiteren lernen die SuS die Funktionsweisen verschiedenster Sensoren und können dieses Wissen anschliessen in der Umsetzung eigener Ideen einbauen.
Hub zurücksetzen
Sie können den Hub in der App auf die Werkseinstellungen zurücksetzen. Verbinden Sie Ihren Hub entweder über USB oder Bluetooth und klicken Sie oben in Ihrem Programmierbereich auf das Symbol für den verbundenen Hub.
Klicken Sie auf die drei Punkte auf der rechten Seite des Bildschirms und wählen Sie „Einstellungen zurücksetzen“. Sie sehen einen Fortschrittsbalken und nach wenigen Augenblicken schaltet sich Ihr Hub aus und mit den Werkseinstellungen wieder ein.
Für Lehrpersonen
LEGO stellt diverse Lerneinheiten mit Differenzierungsangeboten auf ihrer Seite zur Verfügung. Die Anleitungen beinhalten unter anderem Bauanleitungen, Videos, Lernzielen und Lehrplanbezügen. Alles, was für einen Unterricht benötigt wird.
Jede Lerneinheit beinhaltet verschiedene Projekte und diverse Aufgaben, welche bearbeitet werden können.
Aktualisiert am 16.05.2020
Kontakt: mit.ivp@phbern.ch
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